更新時(shí)間：2024-10-06 15:49:40作者：留學(xué)之路
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)ME碩士學(xué)習(xí)涉及8個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都有3-4個(gè)分支，從廣度到深度兩面出發(fā)，從而豐富ME碩士學(xué)習(xí)范圍!
此外，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)ME碩士通過(guò)密集的研究生課程來(lái)滿足對(duì)專業(yè)技能和人才的需求，這些課程將基礎(chǔ)機(jī)械工程涉及到的深度與新興，跨學(xué)科方面的廣度融為一體。以至于在學(xué)術(shù)活動(dòng)與動(dòng)手研究和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)之間取得平衡，使卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的學(xué)生能夠通過(guò)創(chuàng)新和協(xié)作來(lái)解決復(fù)雜的問(wèn)題。
添加劑制造：
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在增材制造(AM)研究領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位包括分析，建模，實(shí)驗(yàn)，鑒定以及設(shè)備開(kāi)發(fā)和表征。
專業(yè)知識(shí)擴(kuò)展到工藝制圖，幾何和機(jī)械特性，優(yōu)化的裝配，控制系統(tǒng)，粉末特性在金屬增材制造中的作用以及增材 制造零件的精加工工藝和系統(tǒng)。
研究人員正在使用新技術(shù)對(duì)陶瓷，鋰離子電池電極以及航空航天和生物醫(yī)學(xué)行業(yè)的設(shè)備進(jìn)行3D打印。
微觀/納米制造：
研究人員研究了各種各樣的先進(jìn)制造工藝和相關(guān)設(shè)備，以制造微米級(jí)和納米級(jí)的組件和設(shè)備。
專業(yè)知識(shí)包括微機(jī)械加工和微銑削，聚合物的納米成型，軟光刻，半導(dǎo)體和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)制造以及微縮精加工工藝。
醫(yī)療機(jī)械制造：
研究人員專注于開(kāi)發(fā)和分析生物惰性和可溶性材料的制造工藝。
領(lǐng)域包括：制造可植入醫(yī)療設(shè)備，例如神經(jīng)探針，腦機(jī)接口和透皮微針;制造外科手術(shù)訓(xùn)練設(shè)備;制造皮膚組織支架和機(jī)器人皮膚;生產(chǎn)用于健康監(jiān)測(cè)的電子紋身;并開(kāi)發(fā)用于有機(jī)機(jī)器人的生物聚合物，組織和蛋白質(zhì)。
從組織的冷凍保存和食物的營(yíng)養(yǎng)生物利用度到生物醫(yī)學(xué)成像的計(jì)算模型，機(jī)械工程系的專家都在探索解決人類健康問(wèn)題的方法。
生物力學(xué)：
專家研究分子，細(xì)胞和人體尺度的生物力學(xué)。
他們的工作包括探索用于合成肌肉的肌球蛋白，將DNA折紙用于多蛋白系統(tǒng)的納米力學(xué)，開(kāi)發(fā)用于顯微外科手術(shù)的機(jī)器人界面以及制造具有生物靈感的機(jī)器人。他們將可穿戴醫(yī)療設(shè)備與高級(jí)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合在一起，以個(gè)性化關(guān)節(jié)損傷和病理學(xué)的康復(fù)。他們研究了感覺(jué)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的反饋控制和感覺(jué)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中神經(jīng)可塑性的生理機(jī)制。
生物醫(yī)學(xué)制造
從用于神經(jīng)探測(cè)和無(wú)線溫度感測(cè)的可植入醫(yī)療設(shè)備到可溶解的透皮給藥系統(tǒng)，我們的教職員工都在開(kāi)發(fā)和分析生物惰性，有效醫(yī)療工具的制造過(guò)程。
示例包括組織工程，面筋傳感設(shè)備，生物微流體設(shè)備制造，用于外科手術(shù)訓(xùn)練，修復(fù)和替換受損的組織和器官的3D打印骨骼，以及用于增強(qiáng)感覺(jué)，運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能的可穿戴設(shè)備。
計(jì)算建模
研究人員開(kāi)發(fā)了具有計(jì)算幾何，網(wǎng)格生成，有限元方法和等幾何分析的模型和仿真，用于循環(huán)系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)仿真和生物醫(yī)學(xué)成像等應(yīng)用。他們使用肌肉骨骼成像和可穿戴式傳感器捕獲的現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)動(dòng)中的特定于患者的幾何形狀來(lái)設(shè)計(jì)輔助設(shè)備和人體工學(xué)產(chǎn)品。
他們將分子動(dòng)力學(xué)模擬，機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)相結(jié)合，以理解和預(yù)測(cè)DNA和蛋白質(zhì)等生物分子的特性和相互作用。
生物熱技術(shù)
我們的專家為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱能領(lǐng)域開(kāi)發(fā)傳感器，外科手術(shù)硬件和物理模型。
他們將研究成果應(yīng)用于組織的冷凍保存，冷凍手術(shù)以及生物系統(tǒng)中的傳熱和傳質(zhì)等領(lǐng)域。
機(jī)械工程系的教師正在創(chuàng)建用于過(guò)程仿真的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，以及使用計(jì)算方法進(jìn)行分子生物建模的新穎算法。
計(jì)算幾何，CAD和CAE
我們的教職員工研究計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，以創(chuàng)建用于可視化，建模，仿真，基于草圖的用戶界面以及人機(jī)問(wèn)題解決方案的工具。這些都會(huì)影響從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到醫(yī)學(xué)成像的各個(gè)領(lǐng)域。
用于制造的計(jì)算工具
我們的專家創(chuàng)建并應(yīng)用計(jì)算設(shè)計(jì)工具和計(jì)算機(jī)輔助制造工具來(lái)推進(jìn)制造過(guò)程和技術(shù)。這項(xiàng)工作包括可制造性的設(shè)計(jì)優(yōu)化和過(guò)程仿真的分析軟件。
能源計(jì)算
從提高能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)效率到降低能耗，我們的專家通過(guò)原子和中尺度模擬以及機(jī)器學(xué)習(xí)探索微觀/納米尺度的現(xiàn)象。
計(jì)算生物學(xué)與醫(yī)學(xué)
我們的研究人員尋求通過(guò)探索細(xì)胞和分子的生物力學(xué)，開(kāi)發(fā)更好的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)以及開(kāi)發(fā)新穎的算法來(lái)對(duì)分子，細(xì)胞，組織和器官進(jìn)行生物建模的方法來(lái)改善人類健康。
他們將分子動(dòng)力學(xué)模擬，機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)相結(jié)合，以理解和預(yù)測(cè)DNA和蛋白質(zhì)等生物分子的特性和相互作用。
計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)和多物理場(chǎng)模擬
我們的教師正在開(kāi)發(fā)計(jì)算工具，以模擬工程應(yīng)用程序以及影響其全面復(fù)雜性的現(xiàn)象。
他們執(zhí)行多相流模擬，直接數(shù)值模擬(DNS)，大渦流模擬(LES)，多孔介質(zhì)流模擬，電動(dòng)學(xué)和多物理場(chǎng)模擬。
機(jī)械工程系的專家們正在開(kāi)發(fā)新的材料和工藝，以用于高效的能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備，探索將全球氣候變化減至最小的方法，等等。
先進(jìn)的車輛系統(tǒng)和技術(shù)
研究人員調(diào)查了當(dāng)前和未來(lái)車輛技術(shù)的經(jīng)濟(jì)，環(huán)境和社會(huì)影響。我們?nèi)绾尾拍芙⒏玫募夹g(shù)，即更清潔，更高效，負(fù)擔(dān)得起且可持續(xù)的技術(shù)?
燃料電池，高級(jí)鋰電池，電動(dòng)航空，自動(dòng)駕駛汽車以及圍繞這些技術(shù)的政策是我們正在探索的領(lǐng)域。
節(jié)能材料
我們的研究人員正在研究新材料，以提高能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)效率，并顯著降低電子產(chǎn)品，照明設(shè)備和其他廣泛使用的產(chǎn)品等產(chǎn)品的能耗。最近的一些示例利用3D打印來(lái)生產(chǎn)陶瓷和電池電極。
能源和空氣質(zhì)量
我們的專家調(diào)查了能源生產(chǎn)和使用過(guò)程中排放的空氣污染物，以及這些污染物如何在大氣中演化。他們探索將對(duì)人類健康和全球氣候變化的影響最小化的方法。
清潔電力系統(tǒng)
教職員工探索如何通過(guò)可靠的，安全的，經(jīng)濟(jì)的發(fā)電廠和其他能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)最大程度地減少溫室氣體和其他污染物的排放。他們研究了如何最好地利用可再生能源。
再生能源
我們的教職員工旨在提供清潔，可再生的能源，以使環(huán)境除碳，發(fā)展可持續(xù)的太陽(yáng)能，并利用藻類等光合微生物開(kāi)發(fā)生物能源技術(shù)。聚合物太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能熱能轉(zhuǎn)換是研究領(lǐng)域的兩個(gè)例子。
天然氣工程
我們的專家尋求通過(guò)探索設(shè)計(jì)更安全，更高效的鉆探和開(kāi)采技術(shù)，為液體燃料轉(zhuǎn)化創(chuàng)建便攜式秤以及開(kāi)發(fā)利用替代燃料進(jìn)行運(yùn)輸?shù)那鍧嵢紵夹g(shù)的方法，以最大程度地減少對(duì)環(huán)境的影響。
在日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)世界中，我們的專家正在將機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)用作幾乎機(jī)械工程領(lǐng)域中不可或缺的工具。
人類健康
機(jī)器學(xué)習(xí)可以從許多方面幫助我們改善人類健康，例如預(yù)測(cè)和預(yù)防肌肉骨骼損傷，個(gè)性化康復(fù)以及開(kāi)發(fā)抗體以阻止快速變異的病原體。
它還可以幫助我們?cè)鰪?qiáng)醫(yī)學(xué)成像的分析，對(duì)神經(jīng)元的復(fù)雜幾何形狀進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)合成生物系統(tǒng)，并在到達(dá)醫(yī)院之前向醫(yī)療團(tuán)隊(duì)提供患者的生命體征。我們的機(jī)械工程師將他們獨(dú)特的專業(yè)知識(shí)帶給這些生物醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)。
自動(dòng)駕駛汽車
無(wú)人駕駛汽車的概念曾經(jīng)是未來(lái)技術(shù)的夢(mèng)想。如今，自動(dòng)駕駛汽車已成為現(xiàn)實(shí)。我們?nèi)绾未_保這些車輛在十字路口，高速公路上和停車場(chǎng)中的安全?
專家使用機(jī)器學(xué)習(xí)，通過(guò)模擬，無(wú)監(jiān)督主動(dòng)感知以及智能物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，使自動(dòng)駕駛汽車變得更加智能和安全。
能源應(yīng)用的材料發(fā)現(xiàn)
更安全，更堅(jiān)固的電池...所需能源更少的新型陶瓷聚合物混合材料...傳熱預(yù)測(cè)和改進(jìn)的能量轉(zhuǎn)換...這些都是我們的教師正在借助機(jī)器學(xué)習(xí)工具進(jìn)行研究的領(lǐng)域。
機(jī)器學(xué)習(xí)的計(jì)算能力可以篩選和拒絕數(shù)百萬(wàn)種可能的組合，使研究人員可以研究最佳解決方案。否則，此過(guò)程將需要在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行數(shù)十年的反復(fù)試驗(yàn)。
設(shè)計(jì)制造
借助人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，我們的專家正在轉(zhuǎn)變和優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造。這里有一些例子：用設(shè)計(jì)DNA為汽車和飛機(jī)創(chuàng)造新概念;使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)3D打印過(guò)程中的缺陷;使用智能設(shè)計(jì)工具將靜態(tài)圖紙轉(zhuǎn)化為主動(dòng)仿真;以及開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)工程仿真，以將學(xué)生置于一個(gè)互動(dòng)的，身臨其境的制造環(huán)境中。
基礎(chǔ)設(shè)施，智慧城市和社會(huì)
使用無(wú)人機(jī)檢查運(yùn)河和發(fā)電廠，繪制空氣污染圖并校準(zhǔn)低成本空氣質(zhì)量傳感器，使用新型節(jié)能材料對(duì)水進(jìn)行脫鹽并使用社交媒體數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)威脅...這些都是機(jī)器學(xué)習(xí)的一些示例可以在維護(hù)和改善我們社區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮作用。
卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)機(jī)械工程系的研究人員正在研究運(yùn)輸現(xiàn)象和微觀過(guò)程，以制造出高效的設(shè)備和納米制造材料。
設(shè)備和材料處理
從設(shè)計(jì)和建模階段到制造和測(cè)試階段，研究MEMS器件和微尺度工藝。 研究人員探索了諸如納米制造，用于機(jī)器人技術(shù)的軟材料，微型機(jī)器人，DNA折紙等領(lǐng)域。
運(yùn)輸現(xiàn)象
我們的教師分析電荷，熱量，質(zhì)量和動(dòng)量傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和高保真模型。
他們正在建造高效的燃料電池，制造尺寸小于一微米的藥滴，并開(kāi)發(fā)用于固態(tài)照明和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的更好技術(shù)。他們使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)預(yù)測(cè)與機(jī)械工程有關(guān)的物理現(xiàn)象。
微觀/納米工程與環(huán)境
教師調(diào)查影響全球系統(tǒng)的小規(guī)模現(xiàn)象的特征和建模。 微型實(shí)驗(yàn)室方法和計(jì)算模型著重于開(kāi)發(fā)和優(yōu)化與能源有關(guān)的過(guò)程，同時(shí)監(jiān)測(cè)大氣的理化特性。機(jī)器學(xué)習(xí)工具使研究人員能夠研究清潔和淡化水的有效方法。
機(jī)械工程學(xué)院在從基于消費(fèi)者的創(chuàng)新到新的設(shè)計(jì)工具和材料等各個(gè)領(lǐng)域，都在推動(dòng)設(shè)計(jì)理論，方法和自動(dòng)化領(lǐng)域的前沿。
通過(guò)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)概念
可以通過(guò)3D打印和新材料制造出更好的產(chǎn)品嗎?我們可以設(shè)計(jì)消費(fèi)者喜愛(ài)的對(duì)地球有益的產(chǎn)品嗎?我們是否可以創(chuàng)建新的工具和方法，以便人們?cè)O(shè)計(jì)出創(chuàng)意，功能更好的產(chǎn)品?人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中扮演什么角色?
機(jī)械工程學(xué)院的師生從概念的早期階段到生產(chǎn)階段都在探索產(chǎn)品設(shè)計(jì)，重點(diǎn)是設(shè)計(jì)理論，方法和實(shí)踐，以提高新產(chǎn)品的效率和有效性。
設(shè)計(jì)創(chuàng)新
教師探索產(chǎn)品創(chuàng)造，服務(wù)和交互式體驗(yàn)，這些體驗(yàn)定義了超出用戶價(jià)值期望的新產(chǎn)品機(jī)會(huì)。
他們?cè)谏虡I(yè)，設(shè)計(jì)和心理學(xué)等各個(gè)學(xué)科之間進(jìn)行協(xié)作，以了解推動(dòng)消費(fèi)者選擇產(chǎn)品的決策以及人們?nèi)绾蝿?chuàng)造更理想的產(chǎn)品。
學(xué)院還在人工智能，生物力學(xué)，能源，材料和其他新興技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行合作，以推進(jìn)針對(duì)困難工程問(wèn)題的解決方案的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)計(jì)算工具
研究人員探索3D建模，生成軟件和機(jī)器學(xué)習(xí)方面的先進(jìn)技術(shù)，以更好地設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。他們研究了諸如幾何建模等計(jì)算工具與效率分析以及定制產(chǎn)品機(jī)會(huì)的集成。其他工作使用優(yōu)化搜索來(lái)探索廣闊的設(shè)計(jì)空間，尋求創(chuàng)造性的結(jié)果或解決具有挑戰(zhàn)性的優(yōu)化問(wèn)題的解決方案。
我們的機(jī)械工程師還利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)工具(例如 深度強(qiáng)化學(xué)習(xí))來(lái)開(kāi)發(fā)和使用高效的算法來(lái)解決一系列復(fù)雜問(wèn)題。這些工具可應(yīng)用于從醫(yī)療保健到機(jī)器人技術(shù)再到電子設(shè)計(jì)的一系列領(lǐng)域。
從可伸縮電子設(shè)備到微型移動(dòng)機(jī)器人，機(jī)械工程系的專家正在通過(guò)跨學(xué)科的協(xié)作來(lái)創(chuàng)造用于人類交互的下一代機(jī)器人技術(shù)。
受生物啟發(fā)的機(jī)器人
天然生物具有驚人的能力，激發(fā)了機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。螞蟻大小的機(jī)器人應(yīng)如何與數(shù)千個(gè)微型傳感器一起移動(dòng)和協(xié)同工作?我們可以從貓和蟑螂的運(yùn)動(dòng)中學(xué)到什么?我們?nèi)绾蝿?chuàng)建像動(dòng)物一樣強(qiáng)大且適應(yīng)性強(qiáng)的機(jī)器人和生物混合機(jī)器人系統(tǒng)?我們的研究人員正在研究這些問(wèn)題以及更多。
柔軟可穿戴的機(jī)器人
從敏感的人造皮膚到可拉伸的電子設(shè)備，從生物混合機(jī)器人技術(shù)到用于機(jī)器人輔助運(yùn)動(dòng)的假肢設(shè)備，我們的教職員工都在開(kāi)發(fā)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)安全，最小限度的人機(jī)交互。
創(chuàng)新包括用于可伸縮傳感器和電路的液體嵌入式彈性體電子設(shè)備(LE3)。
行走，奔跑，跳躍，爬行，滾動(dòng)和飛行的機(jī)器人
研究人員探索有腿的機(jī)器人技術(shù)，以設(shè)計(jì)出更好的控制器，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的穩(wěn)定性，能效和快速的運(yùn)動(dòng)，包括在非結(jié)構(gòu)化地形上可靠行駛的能力。
他們創(chuàng)造了用于基礎(chǔ)設(shè)施檢查，空中運(yùn)輸，農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)，自主點(diǎn)對(duì)點(diǎn)飛行以及調(diào)查微型機(jī)器人技術(shù)的技術(shù)。
微型機(jī)器人和納米機(jī)器人
由微珠和DNA納米結(jié)構(gòu)組裝而成的磁性微泳機(jī)器人的制造和控制...在水中行走并用納米纖維粘合劑爬壁的生物啟發(fā)機(jī)器人... 用于顯微外科手術(shù)和顯微外科手術(shù)工具的機(jī)器人設(shè)備...
這些是我們?cè)谖⒚缀图{米級(jí)機(jī)器人技術(shù)方面研究的一些示例，該領(lǐng)域需要多學(xué)科的協(xié)作方法來(lái)解決問(wèn)題。
特殊任務(wù)機(jī)器人
無(wú)論是在颶風(fēng)后通過(guò)碎片操縱還是在水下修理油輪，機(jī)器人都可以執(zhí)行對(duì)人類來(lái)說(shuō)是困難而危險(xiǎn)的任務(wù)。
無(wú)人駕駛汽車，物聯(lián)網(wǎng)和工廠自動(dòng)化是系統(tǒng)需要與其他系統(tǒng)，設(shè)備和人員進(jìn)行協(xié)調(diào)和通信的領(lǐng)域。精度，效率和安全性至關(guān)重要。
醫(yī)療機(jī)器人
微型機(jī)器人可以導(dǎo)航毛細(xì)血管以進(jìn)行藥物輸送，臨時(shí)性，非侵入性電子紋身以進(jìn)行醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)……這些都是我們的專家如何通過(guò)將生物醫(yī)學(xué)和機(jī)械工程與機(jī)器人技術(shù)相融合的研究來(lái)改善人類健康的一些示例 。
各種各樣的項(xiàng)目包括微創(chuàng)微型移動(dòng)機(jī)器人，通過(guò)機(jī)械輔助，器官和血管的計(jì)算，3D成像和仿真以及外科手術(shù)訓(xùn)練工具來(lái)提高機(jī)動(dòng)性的設(shè)備。